【《某基因诊断电路模块SBML模型分析案例》1300字】

某基因诊断电路模块SBML模型分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u12018某基因诊断电路模块SBML模型分析案例 1321.1模型构建 1116491.2仿真测试 31.1模型构建根据多功能融合诊断电路的RTL图像结构，对其进行SBML模型的建立，由于基因电路元件的SBML模型较为复杂，使用了模块化方法对其模型进行简化。将已经搭建好的基因电路元件进行了模块化处理，从而简化电路结构，实现把之前建立好的电路用基因电路元件进行替换，主要包括反相器、各个规格的与门和或门。例如，对于一个三输入的与门进行模块化方法建模，可以简化为如下图所示结构：图SEQ图表\*ARABIC1模块化与门模型其中的绿色方框为三输入与门模块代替了图9中较为复杂的与门SBML模型，只保留了输入和输出信号。可以预想，当一个与门的输入端增加时，其SBML模型的元素将大幅增加，复杂度也将大幅提高，利用模块化方法就能极大简化电路结构。因此，将诊断电路模块完整地用SBML模型来重建成为了可能。下图为G4模块的SBML模型，其余模块的SBML模型构建原理与之相同：图SEQ图表\*ARABIC2G4模块SBML模型图示为G4模块SBML模型，利用两个5输入或门和1个2输入或门替换原G4Verilog模块的10输入或门，并建立了三输入或门模块替换原Verilog中的三输入或门元件。将G2~G10的所有模块进行SBML模型的建立，并将这些模块本身也进行模块化，按照已建立好的Verilog模型进行组合，得到完整的SBML模型，如图：由于软件性能和时间、资源成本等原因，对该模型的仿真存在较大的限制，因此将该多指标融合诊断电路进行适度的简化，建立4种独立标志物和4种联合标志物的多指标融合诊断电路的SBML模型进行仿真。该简化融合诊断电路的Verilog模型和SBML模型如下图所示：图SEQ图表\*ARABIC3简化融合诊断电路模型图SEQ图表\*ARABIC4简化融合诊断电路SBML模型该模型与原模型相比结构大幅简化，但构建原理是一致的，实现的功能也是类似的，区别仅在于所能处理的输入信号种类数目减少了一种。下一节将对该模型进行iBiosim仿真，验证其功能。1.2仿真测试对上述模型进行仿真，输入特定的标志物检测基因电路信号和控制信号，得到的Verilog仿真结果如下图所示：图SEQ图表\*ARABIC5iBiosim仿真结果1该模块输入信号为4种独立标志物控制信号S0~S4和检测基因电路信号C0~C4；4种联合标志物控制信号U0~U4和检测基因电路信号B0~B4。分析仿真结果可知，输入信号为S=0000,C=0000;U=0100,B=0010。即4种独立标志物诊断模块输入信号均为0,4种联合标志物诊断电路模块，需进行检测的3种标志物组合的检测基因电路信号为低水平，即0。因此独立标志物模块和联合标志物模块输出为Z0、Z1和Z2均为0，最终输出结果Z也为0，即低水平输出。由于输入信号的输入时刻为10s，仿真结果曲线中输出信号在该时刻前存在冲激响应，输出水平较高。但当输入各信号后，输出水平降低至0，符合预期，能正确完成诊断功能。对该模型输入不同的标志物检测基因电路信号和控制信号，得到的另一个仿真结果如下图所示：图SEQ图表\*ARABIC6iBiosim仿真结果2该模块输入信号为S=0010,C=0010;U=0100,B=0100。即需进行检测的独立标志物为第三种，且其检测基因电路信号也为高水平。对于4种联合标志物诊断电路模块，需进行检测的3种标志物组合的检测信号为高水平。因此独立标志物模块和联合标志物模块输出为Z0=1、Z1=0和Z2=1，最终输出结果为Z=1，即高水平输出。由于输入信号的输入时刻为10s，仿真结果曲线中仍存在冲激响应。当输入各信号后，输出水平按照预期正常变化，当t